DE3616334A1 - METHOD FOR DAMPING AT LEAST ONE ELECTRICAL HARMONOMY TO THE NETWORK FREQUENCY IN A MULTI-PHASE AC ELECTRIC NETWORK - Google Patents

METHOD FOR DAMPING AT LEAST ONE ELECTRICAL HARMONOMY TO THE NETWORK FREQUENCY IN A MULTI-PHASE AC ELECTRIC NETWORK

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DE3616334A1
DE3616334A1 DE19863616334 DE3616334A DE3616334A1 DE 3616334 A1 DE3616334 A1 DE 3616334A1 DE 19863616334 DE19863616334 DE 19863616334 DE 3616334 A DE3616334 A DE 3616334A DE 3616334 A1 DE3616334 A1 DE 3616334A1
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Description

44/8644/86

13.5.865/13/86

Verfahren zur Dämpfung mindestens einer elektrischenMethod for damping at least one electrical Oberschwingung zur Netzfrequenz in einemHarmonics to the mains frequency in one

mehrphasigen Wechselstromnetz multi-phase alternating current network

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Verfahren zur Dämpfung mindestens einer elektrischen Oberschwingung zur Netzfrequenz in einem mehrphasigen Wechse Ist romnetz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention is based on a method for damping at least one electrical harmonic to the mains frequency in a multi-phase alternation Ist romnetz according to the preamble of claim 1.

\iι 5 Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von Verfahren zur Dämpfung mindestens einer elektrischen Oberschwingung zur Netzfrequenz in einem mehrphasigen Wechselstromnetz Bezug, wie er von P.V. Goosen u.a., FC/TCR Type Static Compensators in ESCOM's 132 kV Network, International Conference on Large High Voltage Electric Systems, 29.8.-6.9.1984 in Paris, Cigre Paper No. 38-09, S. 1-9, 1984 beschrieben ist. Dort sind in Dreieckschaltung verbundene Saugkreise oder Luftdrosseln für statische B I indLeistungskompensatoren jeweils in Reihe mit Wechselstromschaltern, die antiparallele Thyristoren aufweisen, über einen sättigbaren 35-MVA-Transformator an ein 132-kV-WechseIst romnetz angeschlossen. Gerät der Transformator bei hohen Strömen\ i ι 5 With this generic term, the invention refers to a prior art method for damping at least one electrical harmonic to the network frequency in a polyphase AC network, as described by PV Goosen et al., FC / TCR Type Static Compensators in ESCOM's 132 kV Network, International Conference on Large High Voltage Electric Systems, August 29th-September 6th, 1984 in Paris, Cigre Paper No. 38-09, pp. 1-9, 1984. There, suction circuits or air throttles for static BI ind power compensators are connected in a delta connection, each in series with alternating current switches, which have anti-parallel thyristors, via a saturable 35 MVA transformer to a 132 kV AC power supply. Device the transformer at high currents

3G1G3343G1G334

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magnetisch in Sättigung, so entsteht eine unerwünschte erste Oberschwingung zur Netzfrequenz im Stromversorgungsnetz. Vor allem die durch die zweite Harmonische verursachte Instabilität wird gedämpft, indem der durchmagnetically in saturation, this creates an undesirable one first harmonic to the network frequency in the power supply network. Especially the one through the second harmonic instability caused is attenuated by the sie verursachte Gleichstromanteil im Wechselstrom des B IindLeistungskompensators mit speziellen Gleichstromwandlern erfasst und mit einem langsamen Integra I regler korrigiert wird. Für jeden Zweig der Dreieckschaltung ist eine eigene Spannungsregelung vorgesehen. Zusätzit caused a direct current component in the alternating current of the B Iind power compensator recorded with special DC converters and with a slow Integra I controller is corrected. For each branch of the delta connection a separate voltage regulation is provided. Additional lieh ist ein Filter für die zweite Harmonische in den Starkstromkreis eingebaut.borrowed is a filter for the second harmonic in the Built-in power circuit.

Nachteilig ist, dass für jeden Zweig der Dreieckschaltung ein besonderer Regelkreis sowie zusätzlich ein auf die Oberschwingung abgestimmtes Filter erforderlich sind.The disadvantage is that for each branch of the delta connection there is a special control loop and an additional one Filters matched to harmonics are required.

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, ein Verfahren zur Dämpfung mindestens einer elektrischen Oberschwingung zur Netzfrequenz in einem mehrphasigen Wechselstromnetz anzugeben, das eine wirksame Dämpfung mit einfacheren Mitteln erThe invention, as it is defined in claim 1, solves the problem of specifying a method for damping at least one electrical harmonic to the network frequency in a multiphase AC network, that is effective attenuation with simpler means möglicht.possible.

Ein Vorteil der Erfindung besteht in einer Verringerung des Aufwandes für eine Dämpfung unerwünschter Oberschwingungen. Es genügt ein Regelkreis mit einem einzigen Stabilisierungssignal für alle steuerbaren Impedanzzweige,One advantage of the invention is a reduction in the cost of damping undesired harmonics. A control loop with a single stabilization signal for all controllable impedance branches is sufficient, die an den sättigbaren Transformator angeschlossen sind. Es ist keine individue I le Steuerung jeder Phase des Wechselstromschalters nötig. Der stabilisierende Effekt wird allein durch die Steuerung der Wechselstromschalter erreicht. Ein zusätzliches teueres, für hohe Ströme ausge-connected to the saturable transformer. There is no need to individually control each phase of the AC switch. The stabilizing effect will achieved solely by controlling the AC switch. An additional expensive, designed for high currents legtes Oberschwingungsfi Iter ist nicht erforderlich.applied harmonic filter is not required.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung genügen zur Messung der Ströme normale WechseL st romwandle r, da praktisch nur die Ströme der zweiten Harmonischen erfasst werden müssen. Da der Gleichstromanteil nicht gemessen werden muss, sind keine teuren und aufwendigen hochpräzisen Gleichstromwandler nötig.According to an advantageous embodiment of the invention Normal AC current converters are sufficient to measure the currents, since practically only the currents of the second harmonic have to be recorded. Because the direct current component does not have to be measured, no expensive and complex high-precision direct current converters are necessary.

Zum einschlägigen Stand der Technik wird zusätzlich auf Schweikardt u.a., Closed Loop Control of Static Var Sources (SVS) on EHV Transmission Lines, IEEE PES A 78 135-6, 1978, verwiesen, aus der ein Strom-Spannungsregler für einen dreiphasigen Zündimpulsgenerator bekannt ist, der in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.For the relevant state of the art, there is also on Schweikardt et al., Closed Loop Control of Static Var Sources (SVS) on EHV Transmission Lines, IEEE PES A 78 135-6, 1978, referenced from a current-voltage regulator for a three-phase ignition pulse generator is known which can be used in connection with the present invention.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:The invention is described below on the basis of exemplary embodiments. Show it:

'Tl Fig. 1 ein Blockschaltbild eines typischen,, an ein Drehstromnetz angeschlossenen BIindleistungskompensators, der über einen Blindleistungstransformator, in dem zu dämpfende Oberschwingungen auftreten können, an ein Drehstromnetz angeschlossen1 shows a block diagram of a typical reactive power compensator connected to a three-phase network, which is connected to a three-phase network via a reactive power transformer in which harmonics to be damped can occur

ist,is,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Reglerschaltung zur Kompensation von Oberschwingungen in Verbindung mit einem BLindLeistungskompensator gemäss Fig. 1,Fig. 2 shows a first embodiment of a regulator circuit for compensating harmonics in Connection to a blind power compensator according to Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Blindleistungsmessers der Reglerschaltung gemäss Fig. 2,3 shows a block diagram of a reactive power meter the regulator circuit according to FIG. 2,

36 Ί 633436 Ί 6334

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Reglerschaltung zur Kompensation von Oberschwingungen, bei dem Wirk- und Blindleistung als Messgrösse erfasst werden und auf eine netzfrequente Referenzgrösse bezogen sind,4 shows a second exemplary embodiment of a regulator circuit to compensate for harmonics, with active and reactive power as the measured variable are recorded and to a network-frequency reference value are related,

Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Reglerschaltung zur Kompensation von Oberschwingungen, bei dem Wirk- und Blindleistung als Messgrösse erfasst werden und auf die erste Oberschwingung zur Netzfrequenz als Referenzgrosse bezogen sind,5 shows a third exemplary embodiment of a regulator circuit for compensating harmonics, in which active and reactive power are recorded as measured variables and are related to the first harmonic for the mains frequency as a reference variable,

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandlers gemäss den Fig. 4 und 5 und6 is a block diagram of a three-phase / two-phase coordinate converter according to FIGS. 4 and 5 and

Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Zweiphasen/Dreiphasen-Koordinatenwandlers gemäss Fig. 5.7 is a block diagram of a two-phase / three-phase coordinate converter according to FIG. 5.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Gleichrichter bezeichnet, der über einen Gleichstromzwischenkreis mit einer Zwischenkreisdrossel 2 mit einem Wechselrichter 3 zu einer Hochspannungs-GLeichstrom-Uebertragungsanlage (HGO) verbunden ist. Die Zwischenkreis-Gleichspannung beträgt 315 kV. Die ZwischenkreisdrosseI ist für eine Leistung von 1 GW bemessen. Der Wechselrichter 3 speist über einen HGÜ-Transformator 4 ein Drehstromnetz 15 mit einer Wechselspannung von 120 kV. Das Drehstromnetz 15 ist über einen Abspanntransformator 5 mit einem weiteren dreiphasigen Stromversorgungsnetz, das eine Netzimpedanz 6, eine 50-Hz-Wechse I spannung von 765 kV und eine Netzspannungsquelle 7 aufweist, verbunden. An das Drehstromnetz 15 ist ferner über einen magnetisch sättigbaren Blindleistungstransformator 8, dessen sekundärseitige Wechselspannung 12 kV beträgt, an eine für eine Blindleistung von 2 - 120 MVAIn Fig. 1, 1 denotes a rectifier which Via a direct current intermediate circuit with an intermediate circuit choke 2 with an inverter 3 to a high-voltage DC direct current transmission system (HGO) is connected. The DC link voltage is 315 kV. The DC link reactor is for an output of 1 GW measured. The inverter 3 feeds via an HVDC transformer 4 a three-phase network 15 with an alternating voltage of 120 kV. The three-phase network 15 is via a Stepping down transformer 5 with another three-phase Power supply network, which has a network impedance of 6, a 50 Hz exchange I voltage of 765 kV and a mains voltage source 7 has connected. The three-phase network 15 is also via a magnetically saturable reactive power transformer 8, the secondary side AC voltage of which is 12 kV to one for a reactive power of 2 - 120 MVA

ausgelegte Luftdrossel 9 und an eine für eine Blindleistung von 2 · 150 MVA ausgelegte Kondensatorbank bzw. an einen BIindleistungskondensator 10 angeschlossen. Luftdrossel 9 und BlindLeistungskondensator 10 sind über in Reihe geschaltete Wechselstromsteller bzw. -schalter 12 bzw. 13, welche antiparal le Ie Thyristoren aufweisen, steuerbar. Die steuerbare Luftdrossel 9 ist mit zwei weiteren, nicht dargestellten steuerbaren Luftdrosseln der beiden anderen Spannungsphasen in Dreieck geschaltet, was durch ein mit 14 gekennzeichnetes Dreieck angedeutet ist. In gleicher Weise ist der steuerbare BIindleistungskondensator 10 in Dreieck geschaltet. Ferner ist das Drehstromnetz über einen Fi lter kondensator 11, der für eine Blindleistung von 300 MVA bemessen ist, geerdet.designed air throttle 9 and one for a reactive power Capacitor bank designed for 2 · 150 MVA or connected to a real power capacitor 10. Air throttle 9 and reactive power capacitor 10 are over AC power controllers or switches connected in series 12 or 13, which have antiparal le Ie thyristors, controllable. The controllable air throttle 9 is provided with two further controllable air throttles (not shown) the other two voltage phases are connected in a triangle, which is indicated by a triangle marked 14 is. The controllable inductive power capacitor is in the same way 10 connected in delta. Furthermore, the three-phase network via a Fi lter capacitor 11, which is for a reactive power of 300 MVA is rated, grounded.

Ein solches System, bestehend aus Wechselstromschalter 12, Luftdrossel 9, Wechselstromschalter 13, KondensatorSuch a system, consisting of an alternating current switch 12, air throttle 9, AC switch 13, capacitor

10, Blindleistungstransformator 8, Fi lter kondensator10, reactive power transformer 8, filter capacitor

11, HGÜ-Transformator 4, HGt) 1-3, Abspanntransformator 5, Netzimpedanz 6 und Netzspannungsquelle 7, kann instabiI werden und mit der ersten Oberschwingung (100 Hz) zur Netzfrequenz von 50 Hz schwingen, wenn die Netzverstärkung bei der ersten Oberschwingung gross genug ist, d.h., wenn die Impedanz am Abschlusspunkt des Blindleistungstransformators 8 bei der ersten Oberschwingung gross ist, und wenn der Wechselstromschalter 12 zwischen 90° und 180° ausgesteuert wird. Die Instabilität tritt selbst dann auf, wenn bezüglich der Netzwechselspannung äquidistante Zündimpulse an den Wechselstromschalter 12 abgegeben werden.11, HVDC transformer 4, HGt) 1-3, step-down transformer 5, line impedance 6 and line voltage source 7, can instabiI and oscillate with the first harmonic (100 Hz) to the mains frequency of 50 Hz if the mains gain is large enough for the first harmonic, i.e. if the impedance is at the termination point of the reactive power transformer 8 is large at the first harmonic, and when the AC switch 12 is between 90 ° and 180 ° is controlled. The instability occurs even when related to the AC line voltage equidistant ignition pulses to the AC switch 12 can be submitted.

Die der ersten Oberschwingung entsprechende zweite harmonische Instabilität ist ein geschlossener, sich selbst erregender Wirkungskreis. Zum besseren Verständnis nehmenThe second harmonic corresponding to the first harmonic Instability is a closed, self-exciting sphere. Take for a better understanding

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wir an, dass der Netzspannung im Anschlusspunkt des BLind Leistungstransformators 8 eine kLeine Spannung mit der zweiten Harmonischen der Netzfrequenz überLagert ist. Dies verursacht einen GleichstromanteiL im Wechselstromwe assume that the mains voltage in the connection point of the BLind Power transformer 8 a small voltage with the second harmonic of the network frequency is superimposed. This causes a direct current component in the alternating current schaLter 12. Der G LeichstromanteiL erzeugt eine GLeich- fLusskomponente im Eisenkern des BLindLeistungstransformators 8, so dass dessen Magnetisierungsstrom unsymmetrisch wird und gradzahLige Harmonische, insbesondere auch die zweite Harmonische, enthäLt. Dieser zweite harSWITCH 12. The G light current component generates an equal Flux component in the iron core of the reactive power transformer 8, so that its magnetizing current becomes asymmetrical and even harmonics, in particular also contains the second harmonic. This second har monische Strom sieht eine grosse Impedanz am Anschluss punkt des BLindLeistungstransformators 8 und erzeugt an dieser Impedanz eine zweite harmonische Spannung. Damit ist der Wirkungskreis für die zweite harmonische Instabilität geschlossen.Monic current sees a large impedance at the connection point of the reactive power transformer 8 and generated a second harmonic voltage at this impedance. Thus the sphere of activity for the second is harmonic Instability closed.

Fig. 2 zeigt einen StabiLisierungskreis für die Dämpfung von Oberschwingungen, der ergänzend zu einer schon bekannten Strom-Spannungs- oder BlindIeistungsrege Lung eingebaut werden kann und einen stabilen Betrieb des BLindleistungskompensators ermöglicht. In allen FigurenFig. 2 shows a stabilization circuit for the damping of harmonics, which supplement the already known current-voltage or reactive power regulation can be built in and stable operation of the B reactive power compensator allows. In all figures sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.the same parts are provided with the same reference numerals.

Die Netzspannung U.. von 120 kV/50 Hz des Drehstromnetzes 15 liegt über einen Stromwandler 17 an der in Stern geschalteten und im Sternpunkt geerdeten Primärwicklung des B lind Lei stungst ransf ormators 8. i" bezeichnet denThe mains voltage U .. of 120 kV / 50 Hz of the three-phase network 15 is connected via a current transformer 17 to the star-connected primary winding which is earthed at the star point of the B lind power transf ormator 8. i "denotes the Kompensatorstrom und ein diesem proportionaLes KompensatorstromsignaL am Ausgang des Stromwandlers 17. Die Sekundärwicklung des BLindleistungstransformators 8 ist über einen Stromwandler 18 einerseits mit einem Wechselst romscha Lter 12 und andererseits mit einem WechseIstrom-Compensator current and a compensator current signal proportional to this at the output of the current transformer 17 Secondary winding of the reactive power transformer 8 is via a current transformer 18 on the one hand with an alternating current switch 12 and on the other hand with an alternating current schaLter 13 verbunden. i_ bezeichnet einen Summenstromswitch 13 connected. i_ denotes a total current

o Uo U

durch die beiden Wechselstromschalter 12 und 13 und ein diesem proportionales SummenstromsignaL am Ausgang des St romwand Lers 18.through the two AC switches 12 and 13 and a this proportional total current signal at the output of the Lers river wall 18.

r - 11/86 r - 11/86

Der WechseLstromschaLter 12 ist andererseits über einen Stromwandler 19 mit der Luftdrossel 9 in Reihe und mit weiteren zwei nicht dargestellten, gesteuerten Luftdrosseln der anderen beiden Spannungsphasen in Dreieck geschaltet. Der Wechselstromschalter 13 ist über einen Stromwandler 20 mit dem Blindleistungskondensator 10 in Reihe und mit weiteren zwei nicht dargestellten, gesteuerten Blindleistungskondensatoren der anderen beiden Spannungsphasen in Dreieck geschaltet. Die beiden Wechselstromschalter 12 und 13 erhalten ihre Steuersignale von einem Strom-Spannungsregler 22 über ein Addierglied 23 und über einen mit dessen Ausgang verbundenen dreiphasigen Zündimpulsgenerator 24, wie sie z.B. aus der o.g. IEEE Publikation A 78 135-6 bekannt sind.The AC switch 12, on the other hand, is via a Current transformer 19 with the air throttle 9 in series and with a further two controlled air throttles, not shown of the other two voltage phases connected in delta. The AC switch 13 is via a Current converter 20 with the reactive power capacitor 10 in series and with another two, not shown, controlled Reactive power capacitors of the other two Voltage phases connected in delta. The two AC switches 12 and 13 receive their control signals from a current-voltage regulator 22 via an adder 23 and via a three-phase ignition pulse generator 24 connected to its output, as e.g. the above IEEE publication A 78 135-6 are known.

Der Strom-Spannungsregler 22 liefert in Abhängigkeit von dem Kompensatorstromsignal i„ und von einem zur Netzspannung Un proportionalen Spannungssignal U über das Addierglied 23 ein einziges Steuersignal S23 an den Zündimpulsgenerator 24. Eingangsseitig ist der Zündimpulsgenerator 24 zusätzlich mit dem sekundärseitigen Ausgang eines Spannungswandlers 16 verbunden. An der Sekundärwicklung des Spannungswandlers 16 ist das Spannungssignal U abgreifbar. Primärseitig ist der Spannungswandler 16 an das Drehstromnetz 15 angeschlossen.The current-voltage regulator 22 supplies a single control signal S23 to the ignition pulse generator 24 via the adder 23, depending on the compensator current signal i "and on a voltage signal U proportional to the mains voltage U n . The voltage signal U can be tapped off at the secondary winding of the voltage converter 16. On the primary side, the voltage converter 16 is connected to the three-phase network 15.

Das Kompensatorstromsignal i„ ist dem "+"-Eingang undThe compensator current signal i "is the" + "input and

ININ

das Summenstromsigna I i_ dem "-"-Eingang eines Addier-the sum current signal I i_ the "-" input of an adder

o Uo U

gtiedes 21 zugeführt. Ausgangsseitig ist das Addierglied 21 mit einem Stromsignaleingang des näher in Verbindung mit Fig. 3 beschriebenen Blindleistungsmessers 25 verbunden. Einem Spannungssignaleingang des Blindleistungsmessers 25 ist das SpannungssignaL U vom Ausgang des Spannungswandlers 16 zugeführt, das gleichzeitig alsgtiedes 21 supplied. The adder is on the output side 21 with a current signal input of the closer in connection with FIG. 3 described reactive power meter 25 connected. A voltage signal input of the reactive power meter 25 is the voltage signal U from the output of the Voltage converter 16 supplied, which at the same time as

-JS--JS- 1^/861 ^ / 86

Frequenzreferenzgrosse dient. Am Ausgang 47 Liefert der BIindleistungsmesser 25 ein BLindLeistungssignaL Q als Gleichspannungswert, dem ggf. Oberschwingungen der Frequenzen (2n~1) · f überLagert sind, η ganzzahLig £ 1, f = Netzfrequenz = 50 Hz. Da die Referenzfrequenz für den BLiηdleistungsmesser 25 50 Hz beträgt, erscheint die erste Oberschwingung von 100 Hz relativ zur Referenzfrequenz f mit einer Frequenz von 50 Hz.Frequency reference size serves. At output 47 the BI power meter 25 a reactive power signal Q as DC voltage value, the possible harmonics of the frequencies (2n ~ 1) f are superimposed, η integer £ 1, f = mains frequency = 50 Hz. Since the reference frequency for the BLiηdleistungsmesser 25 is 50 Hz appears the first harmonic of 100 Hz relative to the reference frequency f with a frequency of 50 Hz.

Der Ausgang 47 des BLindLeistungsmessers ist mit einem Bandpassfilter 26, das 50-Hz-Schwingungen durchlässt, ferner mit einem BandpassfiLter 26', das 150-Hz-Schwingungen durchlässt, und mit einem oder ggf. mehreren BandpassfiLtern 26", die Schwingungen der Frequenzen (2n-1) ■ f durchlassen, η ä 3, verbunden. Diese Bandpassfilter 26, 26' und 26" sind ausgangsseitig jeweils über an sich bekannte +90 -Phasenschieber oder Stabilisierungsfilter mit ebenfalls handeIsübLichen, zweiseitigen Begrenzern 28 verbunden. Diese Begrenzer 28 sind ausgangssei tig je mit einem " + "-Eingang des Addierg Liedes 23 verbunden.The output 47 of the blind power meter is with a Band pass filter 26 that allows 50 Hz oscillations to pass through, furthermore with a band pass filter 26 'that oscillates 150 Hz lets through, and with one or possibly more bandpass filters 26 ", the oscillations of the frequencies (2n-1) ■ pass f, η ä 3, connected. These band pass filters 26, 26 'and 26 "are on the output side, respectively via known +90 phase shifter or stabilization filter with also customary, two-sided Limiters 28 connected. These limiters 28 are on the output side each with a "+" input of the adding song 23 connected.

Anstelle des Magnetisierungsstromes i - i des Blindleistungstransformators 8 am Ausgang des Addiergliedes 21 kann dem Stromsignaleingang des Blindleistungsmessers 25 das Stromausgangssignal des Stromwandlers 19 über die gestrichelt gezeichnete Signalleitung 29 zugeführt sein.Instead of the magnetizing current i - i of the reactive power transformer 8 at the output of the adder 21 can be the current signal input of the reactive power meter 25 the current output signal of the current transformer 19 via the signal line 29 shown in dashed lines is supplied be.

Der Stabilisierungskreis besteht aus der Erfassung des zu stabilisierenden Signals (Magnetisierungsstrom i„-i'The stabilization circle consists of the acquisition of the signal to be stabilized (magnetizing current i "-i '

N O UN O U

oder Strom durch die Luftdrossel 9), der Umwandlung des dreiphasigen Signals in ein einziges Signal (U,i/Q-Transformation), mindestens einem Bandpassfilter, der dasor current through the air throttle 9), the conversion of the three-phase signal into a single signal (U, i / Q transformation), at least one bandpass filter that supports the

X-X- 44/3644/36

(die) Stabi I isierungssignat(e) herausfiLtert, mindestens einem Phasenschieber und einem Addierer, der das (die) StabiLisierungssignaL(e) zu dem AusgangssignaL des normalen Strom-Spannungsreglers 22 addiert.(which) filters out the stabilization signature (s), at least a phase shifter and an adder, which (the) Stabilization signal (s) to the output signal of the normal Current-voltage regulator 22 added.

FaLLs nur die zweite Harmonische gedämpft werden soll, können die BandpassfiLter 26' und 26" mit nachgeordneten 90°-Phasenschii
lassen werden.
If only the second harmonic is to be attenuated, the band pass filters 26 'and 26 "with subsequent 90 ° phase shifts can be used
let be.

90 -Phasenschiebern und zweiseitigen Begrenzern wegge-90 phase shifters and bilateral limiters

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines B I indLeistungsmessers 25. i , i_, i_ bezeichnen eingangsseitige Phasenstroms i gna le, die vom Ausgang des Addiergliedes 21 oder von drei Stromwandlern 19 geliefert werden, wobei in Fig. 2 nur ein Stromwandler 19 dargestellt ist. L)D, U-, U_ bezeichnen eingangsseitige PhasenspannungssignaLe, die vom Ausgang des Spannungswandlers 16 geliefert werden. Hit 30 - 39 sind Koeffizientengeber mit in den Blökken angegebenen Koeffizienten bezeichnet, mit 40 - 43 Addierg Lieder mit " + "-Eingängen, mit 44 und 45 Multiplizierer und mit 46 ein Addierglied, das über einen "-"-Eingang mit dem Ausgang des MuLtiρ Iizierers 44 und über einen "+"-Eingang mit dem Ausgang des Multiplizierers 45 verbunden ist. Am Ausgang 47 erhält man das gewünschte Blindleistungssignal Q, dessen G Leichspannungswert von einer 50-Hz-Schwingung überlagert ist, falls die Netz-Spannung eine zweite Harmonische von 100 Hz aufweist.3 shows a block diagram of a BI ind power meter 25. i, i_, i_ denote input-side phase currents i gna le which are supplied by the output of the adder 21 or by three current converters 19, only one current converter 19 being shown in FIG. L) D , U-, U_ denote input-side phase voltage signals that are supplied by the output of voltage converter 16. Hit 30 - 39 are coefficient generators with the coefficients specified in the blocks, with 40 - 43 Addierg songs with "+" inputs, with 44 and 45 multipliers and with 46 an adder, which is connected to the output of the via a "-" input Multiplier 44 and connected to the output of multiplier 45 via a "+" input. The desired reactive power signal Q is obtained at output 47, the G light voltage value of which is superimposed by a 50 Hz oscillation if the mains voltage has a second harmonic of 100 Hz.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäss Fig. 4 weist der BLindleistungskompensator je Phase vier an die Sekundärwicklungen des Blindleistungstransformators 8 angeschlossene Wechselstromschalter 51 - 54 mit dazu jeweils über Stromwandler 55 - 58 in Reihe geschalteten Impedanzen L1, C1, C2, L2 auf, wobei L1 und L2 Luftdrosseln bzw. Induktivitäten und C1, C2 KondensatorbänkeIn the embodiment of the invention according to FIG. 4 the B reactive power compensator instructs four per phase the secondary windings of the reactive power transformer 8 connected AC switches 51 - 54 with it Impedances L1, C1, C2, L2 connected in series via current transformers 55 - 58, where L1 and L2 are air chokes or inductances and C1, C2 capacitor banks

oder Kondensatoren bezeichnen. ALLe vier Impedanzen einer Drehstromphase sind mit den je vier Impedanzen der beiden anderen Drehstromphasen in Dreieckschaltung verbunden (nicht dargesteLLt). Die StromsignaLe am Ausgang deror capacitors. ALL four impedances one Three-phase phases are each with the four impedances of the two other three-phase phases connected in delta connection (not shown). The current signals at the output of the

Stromwandler 55 - 58 sind mit i'Li/Current transformers 55 - 58 are with i ' Li /

Li/ ^d' ^ C2 Li / ^ d '^ C2

net und "+"-Eingängen eines Addiergliedes 62 zugeführt, das ausgangsseitig mit einem "-"-Eingang eines Addiergliedes 63 verbunden ist.net and "+" inputs of an adder 62 supplied, which is connected on the output side to a "-" input of an adder 63.

Der Strom-Spannungsregler 22 ist eingangsseitig mit den Ausgängen der Spannungs- und Stromwandler 16 und 17 und ausgangsseitig über einen Begrenzer 49 mit einstellbarem einseitigem Grenzwert mit einem "+"-Eingang des Addiergliedes 23 verbunden. Dessen einziges Ausgangssigna L S23 steuert den dreiphasigen ZündimpuIsgenerator 24, der Steuerimpulse an die Wechselspannungsschalter 51 -liefert.The current-voltage regulator 22 is on the input side with the Outputs of the voltage and current converters 16 and 17 and on the output side via a limiter 49 with adjustable unilateral limit value connected to a "+" input of the adder 23. Its only output sign L S23 controls the three-phase ignition pulse generator 24, the control pulses to the AC voltage switch 51 -deliver.

Einem "+"-Eingang des Addiergliedes 63 ist das Kompensator-Stromsignal i vom Ausgang des Stromwandlers 17The compensator current signal i from the output of the current converter 17 is a “+” input of the adder 63

zugeführt. Ein weiterer "-"-Eingang des Addiergliedes 63 ist über einen Integrator 48 mit dem sekundärseitigen Ausgang des Spannungswandlers 16 verbunden. Der Integrator 48 liefert ausgangsseitig ein Magnetisierungsstromsignal !„ des Blindleistungstransformators 8fed. Another "-" input of the adder 63 is connected to the secondary side via an integrator 48 Output of the voltage converter 16 connected. The integrator 48 supplies a magnetizing current signal from the reactive power transformer 8 on the output side

1M = Γ J" UN dt' 1 M = Γ J " U N dt '

wobei L eine Konstante ist, die der Haupt-Induktivität des Blindleistungstransformators 8 entspricht. Mit i wird der Grundschwingungsanteil des Magnetisierungsstromes erfasst, nicht der AnteiL etwa vorhandener magnetischer Sättigungsspitzen.where L is a constant that corresponds to the main inductance of the reactive power transformer 8 corresponds. With i becomes the fundamental component of the magnetizing current recorded, not the proportion of any magnetic saturation peaks that may be present.

Das Ausgangssignal des Addiergliedes 63 liefert somitThe output signal of the adder 63 thus delivers

den magnetischen Sättigungsanteil des Stromes, der infolge von Stromoberschwingungen auftreten kann und zu deren Dämpfung ausgewertet wird. Das AddiergLied 63 ist ausgangsseitig mit dem Eingang 64 eines näher in Verbindung mit Fig. 6 beschriebenen Dreiphasen/Zweiphasen-KoordinatenwandLers 65 verbunden.the magnetic saturation component of the current, which as a result of current harmonics can occur and to whose attenuation is evaluated. The adder 63 is on the output side with the input 64 of a closer connection with Fig. 6 described three-phase / two-phase coordinate converter 65 connected.

Von einem Referenzfrequenzsignal-Steuersatz 117 sind weiteren Eingängen 68 und 69 des Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandlers 65 netzfrequente und relativ zueinander um 90 phasenverschobene Referenzfrequenzsignale sin ü)t bzw. cos ωί zugeführt, ω = 2πί = Kreisfrequenz, t = Zeit. An den Ausgängen 66 und 67 des Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandlers 65 sind ein Wirkleistungssignal d, das dem Eingang eines Bandpassfilters 70 zuge- führt ist, und ein Blindleistungssignal q, das dem Eingang eines Bandpassfilters 71 zugeführt ist, abgreifbar. Die beiden BandpassfiLter 70 und 71 lassen 50-Hz-Schwingungen passieren, so dass deren Ausgangssignale χ und y kennzeichnend sind für die Amplituden der Wirk- und Blind-Leistungskomponenten der zweiten Harmonischen von 100 Hz. Bezogen auf die Referenzfrequenz von 50 Hz im Dreiphasen/ Zweiphasen-Koordinatenwandler 65 erscheint die in den Strom-Eingangssignalen am Eingang 64 enthaltene zweite Harmonische von 100 Hz an den Ausgängen 66 und 67 mit einer Frequenz von 100 Hz - 50 Hz = 50 Hz. Die Signale χ und y werden über Koeffizientengeber oder Einstell-Potentiometer 72 bzw. 73 "+"-Eingängen eines Addiergliedes 74 zugeführt, dort addiert und dann dem "+"-Eingang eines weiteren Addiergliedes 60 zugeführt. Einem "-"-Eingang des Addiergliedes 60 wird ein Sollwert 59 = 0 zugeführt. Ausgangsseitig ist das Addierglied 60 über einen +90 -Phasenschieber 27 bzw. über ein Stabilisierungsfilter für die zweite Harmonische und anschLiessend über einen zweiseitigen Begrenzer 28 mit einem "+"-EingangFrom a reference frequency signal control set 117 are further inputs 68 and 69 of the three-phase / two-phase coordinate converter 65 line frequency and 90 phase shifted reference frequency signals relative to each other sin ü) t or cos ωί supplied, ω = 2πί = angular frequency, t = time. At the outputs 66 and 67 of the three-phase / two-phase coordinate converter 65 are an active power signal d that is fed to the input of a bandpass filter 70 leads is, and a reactive power signal q that the input a band pass filter 71 is supplied, can be tapped. The two band pass filters 70 and 71 allow 50 Hz oscillations happen so that their output signals χ and y are characteristic of the amplitudes of the active and reactive power components of the second harmonic of 100 Hz. Relating to the reference frequency of 50 Hz in three-phase / Two-phase coordinate converter 65 appears in the Current input signals at input 64 contained second Harmonics of 100 Hz at outputs 66 and 67 with a frequency of 100 Hz - 50 Hz = 50 Hz. The signals χ and y are set using a coefficient transmitter or setting potentiometer 72 or 73 "+" inputs of an adder 74, added there and then to the "+" input another adder 60 is supplied. A "-" input the adder 60 is supplied with a setpoint value 59 = 0. On the output side, the adder 60 is via a +90 phase shifter 27 or via a stabilization filter for the second harmonic and then via a bilateral limiter 28 with a "+" input

des Addiergliedes 23 verbunden. Die beiden Koeffizientengeber 72 und 73 werden zunächst auf den Wert bzw. Faktor "1" eingestellt und und dann solange im Wert erhöht, bis eine Kompensation der Oberschwingungen erreicht ist.of the adder 23 connected. The two coefficient generators 72 and 73 are initially set to the value or factor "1" is set and then increased in value as long as until the harmonics are compensated.

Gleichzeitig werden die Signale χ und y einem Betragsbildner 75 zugeführt, in dem die Amplituden dieser Signale quadriert werden und aus dem Quadrat die Quadratwurzel gezogen wird. Ausgangssei tig ist der Betragsbildner 75 über einen Koeffizientengeber 76 und über ein ZeitgliedAt the same time, the signals χ and y are fed to an absolute value generator 75 in which the amplitudes of these signals squared and the square root is taken from the square. The starting side is the amount generator 75 via a coefficient generator 76 and via a timer 50 mit vorgebbarer Zeitverzögerung mit einem Eingang des Begrenzers 49 verbunden, wo das Ausgangssignal des Zeitgliedes 75 zur Einstellung des Grenzwertes des Begrenzers 49 dient. Ferner ist der Betragsbildner 75 ausgangsseitig über einen anderen Koeffizientengeber 7750 connected with a predefinable time delay to an input of the limiter 49, where the output signal of the Timing element 75 is used to set the limit value of limiter 49. Furthermore, the absolute value generator 75 is on the output side via another coefficient generator 77 und über ein Zeitglied 61 mit vorgebbarer Verzögerungand via a timing element 61 with a predefinable delay mit einem Eingang des zweiseitigen Begrenzers 28 verbunden, wo das Ausgangssignal des Zeitgliedes 61 zur Einstellung der beiden Grenzwerte des Begrenzers 28 dient. Die mit 65 - 77 bezeichneten Bauelemente sind zu einerconnected to an input of the two-sided limiter 28, where the output signal of the timing element 61 is used to set the two limit values of the limiter 28. The components labeled 65-77 are one gestrichelt angedeuteten OberschwingungsauswertschaItung 78 zusammengefasst.Harmonic evaluation circuit indicated by dashed lines 78 summarized.

Nach dieser Differenzstrommethode, bei der die Summe der Sekundärströme und ausserdem noch der Magnetisierungsstrom vom Primärstrom abgezogen werden, lassen sich Transformatorsättigungen gut ausregeln bzw. verhindern. Die einzelnen Ströme werden so getrimmt, dass im Nichtsättigungsfa 11 der resultierende Strom Null herauskommt.According to this differential current method, in which the sum the secondary currents and also the magnetizing current can be subtracted from the primary current Correct or prevent transformer saturation well. The individual currents are trimmed in such a way that the resulting current zero comes out in the unsaturation fa 11.

Anstelle dieser o.g. Differenzstrommethode kann auch eine Summenstrommethode verwendet werden, bei der einem Addierglied 63' nur die Drossel-Stromsignale i. .. und i _ der Stromwandler 55 und 58 und/oder einem Addierglied 63"Instead of the above-mentioned differential current method, a summation current method can be used in which one Adder 63 'only the choke current signals i. .. and i _ the current transformers 55 and 58 and / or an adder 63 "

nur die Kondensator-StromsignaLe i . und i _ der Stromwandler 56 und 57 als oberschwingungshaItige Eingangssignale zugeführt werden. Die Addierglieder 63' und 63" sind ausgangsseitig jeweils mit Oberschwingungsauswert-Schaltungen 79 bzw. 80 verbunden/, die gleich aufgebaut sind wie die o.g. Oberschwingungsschaltung 78. Man kann auch nur den Kompensatorstrom i., direkt dem dreiphasigen Eingang des Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandlers 65 einer Oberschwingungsauswertscha Itung 81 zuführen, welche im Aufbau der Oberschwingungsauswertschattung 78 gleich ist. Die Koeffizientengeber 76 der Oberschwingungsauswertscha Itungen 79 - 81 sind ausgangsseitig jeweils mit einem "+"-Eingang eines Addiergliedes 84 verbunden, das ausgangsseitig mit dem Eingang des Zeitgliedes 50 in Verbindung steht. Die Koeffizientengeber 77 der OberschwingungsauswertschaItungen 79 - 81 sind ausgangsseitig jeweils mit einem "+"-Eingang eines Addiergliedes 85 verbunden, das ausgangsseitig mit dem Eingang des Zeitgliedes 61 in Verbindung steht. Die Addierglieder 74 der OberschwingungsauswertschaItungen 79 - 81 sind ausgangsseitig jeweils mit einem "+"-Eingang eines Addiergliedes 86 verbunden, das ausgangsseitig mit dem "+"-Eingang des Addiergliedes 60 in Verbindung steht.only the capacitor current signals i . and i _ the current transformers 56 and 57 are supplied as input signals containing harmonics. The adders 63 'and 63 "are connected on the output side to harmonic evaluation circuits 79 and 80, respectively, which are constructed in the same way as the above harmonic circuit 78. You can also only supply the compensator current i., Directly to the three-phase input of the three-phase / two-phase coordinate converter 65 to a harmonics evaluation unit 81, which has the same structure as the harmonics evaluation unit 78. The coefficient generators 76 of the harmonics evaluation units 79-81 are each connected on the output side to a "+" input of an adder 84, which is connected on the output side to the input of the timer 50 is the coefficient encoder 77 of the OberschwingungsauswertschaItungen. 79 - 81 on the output side in each case with a "+" - connected input of an adder 85, which is on the output side to the input of the timing element 61 in connection the adders 74 of the OberschwingungsauswertschaItungen. 79 - 81 on the output side in each case with a "+ "Input of an adder 86, which is connected on the output side to the" + "input of the adder 60.

Die eingangssei ti ge Begrenzung im Begrenzer 49 dient der Schaffung einer Stellreserve für die Steuerung der Thyristoren der Wechselstromschalter 51 - 54. Die Stellreserve ist umso grosser, je grosser die Amplituden der zweiten Harmonischen sind; sie verschwindet aber nicht, wenn die zweite Harmonische nicht auftritt. Wichtig ist, dass möglichst wenig Stellreserve verbraucht wird, damit möglichst viel kapazitive Blindleistung zur Verfügung steht.The input-side limitation in limiter 49 is used the creation of a setting reserve for the control of the thyristors of the AC switches 51 - 54. The setting reserve is greater, the greater the amplitudes of the second harmonic; but it does not disappear when the second harmonic does not occur. It is important that as little reserve as possible is used so as much capacitive reactive power as possible is available stands.

Die beidseitige Begrenzung im Begrenzer 28 in Abhängigkeit von der Grosse der auftretenden zweiten Harmonischen dient dazu, dass die normale Regelung über den Strom-Spannungsregler 22 nicht zu stark beeinträchtigt werden kann.The two-sided limitation in the limiter 28 as a function on the size of the occurring second harmonic serves to ensure that the normal regulation via the current-voltage regulator 22 is not impaired too much can be.

Der Referenzfrequenzsignal-Steuersatz 117 weist einen Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandler 87 auf, dessen dreiphasigem Eingang das Spannungssignal U vom sekundärseitigen Ausgang des Spannungswandlers 16 zugeführt ist, dessen Referenzsignaleingängen die Referenzfrequenzsignale sin (ot und cos ωί von Ausgängen 92 bzw. 93 eines Sinus-Cosinus-Generators 91 zugeführt sind und dessen zweiphasige Ausgänge mit Signaleingängen eines Proportional-Integral- bzw. PI-Reglers 88 verbunden sind. Ausgangsseitig ist der PI-Regler 88 mit einem "+"-Eingang eines Addiergliedes 89 verbunden, das ausgangsseitig mit einem Steuereingang des Sinus-Cosinus-Generators 91 in Verbindung steht. Einem zweiten "+"-Eingang des Addiergliedes 89 ist ein Frequenzsollwert 90, entsprechend der Netzfrequenz f von 50 Hz, zugeführt.The reference frequency signal control set 117 has a three-phase / two-phase coordinate converter 87, the three-phase input of which is supplied with the voltage signal U from the output of the voltage converter 16 on the secondary side, the reference signal inputs of which are the reference frequency signals sin (ot and cos ωί from outputs 92 and 93 of a sine-cosine) -Generator 91 are fed and its two-phase outputs are connected to signal inputs of a proportional-integral or PI controller 88. On the output side, the PI controller 88 is connected to a "+" input of an adder 89, the output side of which is connected to a control input of the The sine-cosine generator 91 is connected to a second “+” input of the adder 89, a frequency setpoint value 90, corresponding to the network frequency f of 50 Hz, is fed.

Fig. 5 zeigt eine Oberschwingungs-StabiIisierschaItung, die sich von der in Fig. 4 dargestellten im wesentlichen nur hinsichtlich einer anderen Oberschwingungsauswertschaltung 115 und eines anderen Referenzfrequenzsignal-Steuersatzes 116 unterscheidet. Daher ist nachfolgend im wesentlichen nur das dargestellt und erwähnt, was unterschiedlichist.Fig. 5 shows a harmonic stabilization circuit, which differs from that shown in FIG. 4 essentially only with regard to another harmonic evaluation circuit 115 and another reference frequency signal control set 116 differs. Hence the following is essentially only illustrated and mentioned what is different.

Das Frequenzreferenzsignal für die Dreiphasen/Zweiphasen-Transformation hat hier die Frequenz der zweiten Harmonischen und nicht die der Netzfrequenz f wie bei der Oberschwingungs-StabiIisierungsschaItung gemäss Fig.The frequency reference signal for the three-phase / two-phase transform has the frequency of the second harmonic and not that of the mains frequency f as with the Harmonic stabilization circuit according to Fig.

Einem Dreiphasen/Zweiphasen-KoordinatenwandLer 98 der Oberschwingungs-StabiLisierungsschaItung 115 sind eingangsseitig der oberschwingungshaltige Kompensatorstrom iK sowie um 90 zueinander phasenverschobene Referenzf requenzs i gna le sin 2iot und cos 2ωί von Signalausgängen 96 bzw. 97 eines Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandlers 95 des Referenzfrequenzsignal-Steuersatzes 116 zugeführt. Der WirkLeistungs- und der Blindleistungsausgang des Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandlers 98 ist jeweils direkt (gestrichelt gezeichnete Tiefpassfilter 99 und 100 sind wegzudenken) mit dem "+"-Eingang eines Addiergliedes 101 bzw. 102 verbunden. An "-"-Eingänge der Addierglieder 101 und 102 sind Sollwertsignale 103 bzw. 104 mit dem Sollwert Null geführt. Ausgangsseitig sind die beiden Addierglieder 101 und 102 über PI-Regler 105 und 106 mit den zweiphasigen Eingängen eines Zweiphasen/Dreiphasen-Koordinatenwandlers 107 verbunden. Referenzfrequenzsignaleingänge des Zweiphasen/ Dreiphasen-Koordinatenwandlers 107 sind mit den Ausgängen 92 bzw. 93 eines Sinus-Cosinus-Generators 91 des Referenz frequenzsignal-Steuersatzes 116 verbunden, welcher Sinus-Cosinus-Generator 91 netzfrequente Signale sin cot und cos ü)t liefert. Die drei Ausgänge des Zweiphasen/Dreiphasen-Koordinatenwandlers 107 sind je über einen Koeffizientengeber 108 bzw. 109 bzw. 110 zur Gewichtung mit je einem "+"-Eingang eines Addiergliedes 111 verbunden, das ausgangsseitig an einen "+"-Eingang des Addiergliedes 86 angeschlossen ist. Das Addierglied 86 ist ausgangsseitig direkt mit dem Steuersignaleingang des zweiseitigen Begrenzers 28 verbunden, ohne Zwischenschaltung des Addiergliedes 60 und des 90 -Phasenschiebers 27 gemäss Fig. 4. Das Ausgangssignal des Begrenzers 28 ist wieder dem Addierglied 23 zugeführt, vgl. Fig. 4. Die Ausgangssignale χ und y der PI-Regler 105 und 106A three-phase / two-phase coordinate converter 98 of the harmonic stabilization circuit 115 receives the harmonics-containing compensator current i K on the input side as well as reference frequencies i gna le sin 2iot and cos 2ωί from signal outputs 96 and 97 of a three-phase / two-phase coordinate converter 95 of the reference frequency signal. Tax rate 116 supplied. The active power and reactive power output of the three-phase / two-phase coordinate converter 98 are each directly connected to the "+" input of an adder 101 and 102, respectively (the low-pass filters 99 and 100 shown in dashed lines can be omitted). At "-" inputs of the adders 101 and 102, setpoint signals 103 and 104 with the setpoint zero are carried. On the output side, the two adders 101 and 102 are connected to the two-phase inputs of a two-phase / three-phase coordinate converter 107 via PI controllers 105 and 106. Reference frequency signal inputs of the two-phase / three-phase coordinate converter 107 are connected to the outputs 92 and 93 of a sine-cosine generator 91 of the reference frequency signal control set 116, which sine-cosine generator 91 supplies line-frequency signals sin cot and cos u) t. The three outputs of the two-phase / three-phase coordinate converter 107 are each connected to a “+” input of an adder 111 via a coefficient generator 108 or 109 or 110 for weighting, the output side being connected to a “+” input of the adder 86 is. The adder 86 is connected on the output side directly to the control signal input of the two-sided limiter 28, without the interposition of the adder 60 and the 90 phase shifter 27 according to FIG. 4. The output signal of the limiter 28 is fed back to the adder 23, see Output signals χ and y of the PI controllers 105 and 106

- JH, -- YH, -

sind ferner einem Betragsbildner 112 zugeführt. Dessen AusgangesignaL ist einerseits über einen Koeffizientengeber 113 einem " + "-Eingang des Addierg Liedes 84 und andererseits über einen Koeffizientengeber 114 einem " + "-Eingang des Addierg Liedes 85 zugeführt. Das AddiergLied 84 ist ausgangsseitig über das Zeitglied 50 mit dem in Fig. 5 nicht dargestellten Begrenzer 49 verbunden. Das Addierglied 85 ist ausgangsseitig über das Zeitglied 61 mit dem Begrenzer 61 verbunden.are also fed to an amount generator 112. Whose Output signal is on the one hand via a coefficient generator 113 a "+" input of the adding song 84 and on the other hand via a coefficient generator 114 a "+" Input of the adder song 85 supplied. The adding song 84 is on the output side via the timer 50 connected to the limiter 49, not shown in FIG. On the output side, the adder 85 is connected to the limiter 61 via the timing element 61.

Zusätzlich oder alternativ zu der Oberschwingungsauswertschaltung 115 können gleich aufgebaute Oberschwingungsauswertschaltungen vorgesehen sein, welche eingangsseitig die Ausgangssignale der Addierglieder 631 bzw. 63" gemäss Fig. 4 erhalten. Die Signalausgänge dieser OberschwingungsauswertschaItungen sind dann entsprechend "+"-Eingängen der Addierglieder 84, 85 und 86 zugeführt. Vorzugsweise wird der Oberschwingungsauswertscha Itung 115 anstelle des Kompensatorstromes i„ das Ausgangssignal des Addiergliedes 63 gemäss Fig. 4 zugeführt, wobei die Addierglieder 84, S5 und 86 entfallen.In addition or as an alternative to the harmonic evaluation circuit 115, identical harmonic evaluation circuits can be provided which receive the output signals of the adders 63 1 and 63 "according to FIG 86. The output signal of the adder 63 according to FIG. 4 is preferably fed to the harmonic evaluation circuit 115 instead of the compensator current i ", the adders 84, S5 and 86 being omitted.

Der Referenzfrequenzsignal-Steuersatz 116 gemäss Fig. 5 ist bezüglich der Bauelemente 87 - 91 gleich aufgebaut wie der Referenzfrequenzsignal-Steuersatz 117 gemäss Fig. 4. Die Ausgänge 92 und 93 des Sinus-Cosinus-Generators 91 sind über einen Zweiphasen/Dreiphasen-Koordinatenwandler 94 mit dem Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandler 95 verbunden, der an seinen Ausgängen 96 und 97 das sin 2ωί- und cos 2ü)t-Signal liefert und dessen Frequenzreferenzsignaleingänge mit den Ausgängen 92 und 93 verbunden sind.The reference frequency signal control record 116 according to FIG. 5 has the same structure with regard to the components 87-91 as the reference frequency signal control set 117 according to FIG Fig. 4. The outputs 92 and 93 of the sine-cosine generator 91 are via a two-phase / three-phase coordinate converter 94 with the three-phase / two-phase coordinate converter 95 connected, which supplies the sin 2ωί and cos 2ü) t signal at its outputs 96 and 97 and its Frequency reference signal inputs to outputs 92 and 93 are connected.

Anstelle der Addierglieder 101 und 102 sowie der anschlies-Instead of the adders 101 and 102 and the subsequent

- 14/86 - 14/86

senden PI-Regler 105 und 106 der OberschwingungsauswertschaLtung 115 können auch Tiefpassfilter 99 bzw. 100 vorgesehen sein, die Frequenzen über 10 Hz sperren, da die zweite Harmonische hier als Gleichspannungssignal anfällt. An den Tiefpassfiltern 99 und 100 sind ausgangsseitig die Signale χ und y abgreifbar.send PI controllers 105 and 106 of the harmonic evaluation circuit 115 can also use low-pass filters 99 or 100 be provided to block the frequencies above 10 Hz, there the second harmonic here as a DC voltage signal accrues. At the low-pass filters 99 and 100 are on the output side the signals χ and y can be tapped.

Anhand der Fig. 6 soll nun ein Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatenwandler (65, 87, 95, 98) erläutert werden, der drei Werte R, S, T eines Dreiphasensystems in entsprechende Werte eines rechtwinkligen d-, q-Koordinatensystems transformiert. Der Winkel zwischen den beiden Koordinatensystemen ist mit ε bezeichnet; er transformiert die R, S, T-Werte in ein rechtwinkliges α-, ß-Koordinatensystem. In diesem Fall stimmt der α-Vektor mit dem R-Vektor überein. Die Transformationsgleichungen Lauten:A three-phase / two-phase coordinate converter should now be based on FIG (65, 87, 95, 98), the three values R, S, T of a three-phase system in corresponding Values of a right-angled d, q coordinate system transformed. The angle between the two Coordinate systems is denoted by ε; he transforms the R, S, T values in a right-angled α, ß coordinate system. In this case, the α vector coincides with the R vector. The transformation equations Ring:

α = R,α = R,

β = (1/YT) · (S-T),
d=a· cos ε + β · si η ε, q = -α ■ sin ε + β ■ cos ε.
β = (1 / YT) * (ST),
d = a · cos ε + β · si η ε, q = -α ■ sin ε + β ■ cos ε.

Anhand der Fig. 7 wird ein Zweiphasen/Dreiphasen-Koordinatenwandler (94, 107) erläutert, der zwei Werte eines rechtwinkligen d-, q-Koordinatensystems in drei Vektoren eines dreiphasigen Koordinatensystems transformiert. ε bezeichnet den Winkel zwischen den beiden Koordinatensystemen. Die rechtwinkligen d-, q-Koordinaten werden durch eine Drehung um den Winkel ε in rechtwinklige α-, β-Koordinaten transformiert. Die Transformationsgleichungen lauten:7 is a two-phase / three-phase coordinate converter (94, 107) explains the two values of a right-angled d, q coordinate system in three vectors transformed into a three-phase coordinate system. ε denotes the angle between the two coordinate systems. The rectangular d, q coordinates become by rotating through the angle ε into right-angled α-, transformed into β coordinates. The transformation equations ring:

Vg- 44/86Vg- 44/86

α = d ■ cos e - q ■ sin e, ß=d· sin ε + q -cose, R = α,α = d ■ cos e - q ■ sin e, ß = d · sin ε + q -cose, R = α,

S = -0,5 ■ α + 0,5 · l/T ■ β, T = -0,5 · a - 0,5 · TfT · B. S = -0.5 ■ α + 0.5 l / T ■ β, T = -0.5 a - 0.5 TfT B.

Die Schattungen gemäss den Fig. 4 und 5 sind für eine Erfassung und Dämpfung der zweiten Harmonischen ausgelegt. Es versteht sich, dass in ähnlicher Weise, wie es in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wurde, auch andere Harmonische, erforderlichenfalls zusätzlich, erfasst und gedämpft werden können. Es müssen dann zusätzliche OberschwingungsauswertschaItungen vorgesehen werden, die auf diese Harmonischen abgestimmt sind.The shades according to FIGS. 4 and 5 are for one Detection and attenuation of the second harmonic designed. It is understood that in a manner similar to that explained in connection with FIG. 2, others as well Harmonics, if necessary additionally, recorded and can be steamed. Additional harmonic evaluation circuits must then be provided, which are tuned to these harmonics.

Die Netzfrequenz f kann statt 50 Hz selbstverständlich auch z.B. 60 Hz betragen.The mains frequency f can of course be used instead of 50 Hz also e.g. be 60 Hz.

Anstelle der Wechselstromschalter 12, 13 und 51 - 54 mit zwei antiparallelen Thyristoren können auch mehrere derartige Wechselstromschalter in Reihe geschaltet sein.Instead of AC switches 12, 13 and 51-54 with two anti-parallel thyristors, several such alternating current switches can also be connected in series.

Bei den Schaltungen gemäss den Fig. 4 und 5 können die Wirkleistungskomponente d und/oder die Blindleistungskomponente q gewichtet, addiert oder subtrahiert werden, bevor sie dem Stabilisierungsfilter der zweiten Harmonischen zugeführt werden, dessen Ausgangssignal direkt, und zwar dreiphasig, nicht phasenindividuell, auf den Zündimpulsgenerator 24 einwirkt.In the circuits according to FIGS. 4 and 5, the active power component d and / or the reactive power component q can be weighted, added or subtracted, before going to the second harmonic stabilization filter are supplied, the output signal of which is directly namely three-phase, not phase-individually, on the Ignition pulse generator 24 acts.

Bei der Schaltung gemäss Fig. 5 können zwei der drei Koeffizientengeber 108 - 110 den Koeffizienten Null aufweisen. Wesentlich ist, dass nur ein Steuersignal S23 zur Steuerung aller drei Phasen verwendet wird. Vorzugs-In the circuit according to FIG. 5, two of the three Coefficient generator 108-110 have the coefficient zero. It is essential that only one control signal S23 is used to control all three phases. Preferential

. £0J °ö0^ . £ 0 J ° ö0 ^ 4H/864H / 86

weise erfolgt die Signa L auswertung und Erzeugung des Steuersignals S23 in digitaler Form mittels eines schnellen Mikroprozessors. Dadurch können Wechselstromnetze mit bereits vorhandenen, herkömmlichen B I indLeistungskompensatoren auf einfache Weise ergänzt und hinsichtlich störender Oberschwingungen bedämpft werden.The Signa L is evaluated and generated in a wise manner Control signal S23 in digital form by means of a fast Microprocessor. This allows AC grids with existing, conventional B I ind power compensators can be easily supplemented and attenuated with regard to disruptive harmonics.

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Claims (8)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Dämpfung mindestens einer elektrischen Oberschwingung zur Netzfrequenz in einem mehrphasigen Wechselst romnetz,1. Method for damping at least one electrical Harmonic to the line frequency in a polyphase AC network, a) an das mindestens eine Impedanz (9, 1Ox L1, Li, a) to the at least one impedance (9, 1O x L1, Li, C1, C2) über einen magnetisch sättigbaren Transformator (8) und mindestens einen anschnittgesteuerten Wechselstromschalter (12, 13, 51 - 54) angeschlossen ist,C1, C2) via a magnetically saturable transformer (8) and at least one gate-controlled AC switch (12, 13, 51-54) connected is, b) der in Abhängigkeit von einem äquidistanten Steuersignal eines Strom-Spannungsreglers (22) gesteuert wi rd,b) depending on an equidistant control signal a current-voltage regulator (22) controlled will, c) wobei in Abhängigkeit vom Strom (i_ , Vi' V?' ic1, ic2) durch mindestens eine Impedanz (9, 10, L1, L2, C1, C2) ein Stabilisierungssignal erzeugt wird,c) where depending on the current (i_, Vi 'V?' i c1 , i c2 ) a stabilization signal is generated by at least one impedance (9, 10, L1, L2, C1, C2), d) das nach einer Phasenverschiebung um +90° dem Ausgangssignal des Strom-Spannungsreglers (22) im Sinne einer Gegenkopplung der Oberschwingung überlagertwird, d) after a phase shift of + 90 ° the output signal of the current-voltage regulator (22) in A negative feedback of the harmonic is superimposed, dadurch gekennzeichnet,characterized, e) dass in Abhängigkeit von der Eingangsspannung (Un) des Transformators (8) und in Abhängigkeit mindestens des Stromes durch eine Impedanz (9, 10; L1, L2, C1, C2) mindestens ein elektrisches Leistungssignal (Q; ρ, q) mit einer Wirk- und/oder Blindleistungskomponente (p, q) erzeugt wird,e) that as a function of the input voltage (U n ) of the transformer (8) and as a function of at least the current through an impedance (9, 10; L1, L2, C1, C2) at least one electrical power signal (Q; ρ, q) is generated with an active and / or reactive power component (p, q), f) dass jedes Leistungssignal mindestens einer Frequenzfilterung für jede zu kompensierende elektrische Oberschwingung undf) that each power signal has at least one frequency filtering for each electrical harmonic to be compensated and g) anschIiessend der Phasenverschiebung um +90 unterzogen wird, bevor es dem äquidistanten Ausgangs-g) then subjected to the phase shift by +90 before the equidistant output - &r - 44/86- & r - 44/86 signal, des Stromspannungsreglers überlagert wird zu einem Steuersignal (S23) für die Wechselstromschalter,signal of the voltage regulator is superimposed on a control signal (S23) for the AC switches, 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. The method according to claim 1, characterized in that a) dass jedes gefilterte, phasenverschobene StabilisierungssignaI auf Phasengrenzwertüberschreitungen eines vorgebbaren unteren und oberen Phasengrenzwertes überwacht und im Falle von Grenzwertüberschreitungen auf den unteren oder oberen Grenzwert begrenzt wird,a) that each filtered, phase-shifted stabilization signal for phase limit values exceeding a specifiable lower and upper phase limit value monitored and, in the event of limit values being exceeded, to the lower or upper limit value is limited, b) wobei die Phasengrenzwerte derart von der Amplitude der zu dämpfenden Oberschwingungen abhängig sind, das bei grösserer Amplitude eine stärkere Begrenzung resultiert,b) where the phase limit values are dependent on the amplitude of the harmonics to be damped are that with a larger amplitude a stronger limitation results, c) dass jedes so begrenzte Stabilisierungssignal zu dem äquidistanten Ausgangssignal des Strom-Spannungsreglers (22) addiert wird,c) that each stabilization signal so limited to the equidistant output signal of the current-voltage regulator (22) is added, d) insbesondere, dass jedes Stabilisierungssignal vor der Phasenverschiebung derart gewichtet (α) wird, dass es im Nichtsattigungsfa 11 des Transformators (8) den Wert Null annimmt, und dass es zeitlich um eine vorgebbare erste Zeitdauer verzögert wird, bevor es zu dem äquidistanten Ausgangssignal des Strom-Spannungsreglers addiert wird.d) in particular that any stabilization signal before the phase shift is weighted (α) in such a way that it is in the non-saturation fa 11 of the transformer (8) assumes the value zero, and that it is delayed in time by a predeterminable first period of time before it becomes the equidistant output signal of the current-voltage regulator added will. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a) dass das Stromsignal zur Bildung des mindestens einen elektrischen Leistungssignals in Abhängigkeit vom pr i mär se i t i gen Eingangsstrom (i'K) des Transformators (8) odera) that the current signal for forming the at least one electrical power signal as a function of the primary input current (i ' K ) of the transformer (8) or 56163345616334 b) in Abhängigkeit von der Summe der induktiven Ströme (i,., i.J der Impedanz (L1, L2) oderb) as a function of the sum of the inductive currents (i,., i.J of the impedance (L1, L2) or c) in Abhängigkeit von der Summe der kapazitiven Ströme (ic1v 1T?^ der Impedanz (C1, C2) gebildet wird.c) depending on the sum of the capacitive currents (i c1 v 1 T? ^ the impedance (C1, C2) is formed. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzei chnet,4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized marked chnet, a) dass das Stromsignal zur Bildung des mindestens einen elektrischen Leistungssignals die Summe der induktiven und kapazitien Ströme (i_ ; i. <., i. 2, Vi' 7c2^ der m1ndestens einen Impedanz (9, 10; L1, L2, C1, C2) von dem primärseitigen Eingangsstrom Ci1.) des Transformators (8) subtrahiert wird, a) that the current signal for forming the at least one electrical power signal is the sum of the inductive and capacitive currents (i_; i. <., i. 2 , Vi ' 7 c2 ^ of at least one impedance (9, 10; L1, L2, C1, C2) is subtracted from the primary-side input current Ci 1. ) Of the transformer (8), b) insbesondere, dass von dem so gebildeten Differenzstrom ein durch Integration aus der Eingangsspannung (U ) des Transformators (8) abgeleiteter Transformator-Magnetisierungsstrom (i ) subtrahiert wird.b) in particular that of the differential current formed in this way one derived by integration from the input voltage (U) of the transformer (8) Transformer magnetizing current (i) is subtracted. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze i chnet,5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that i chnet, a) dass eine Messung der Oberschwingungen als Wirk- und Blindleistungskomponenten (d, q) mittels einer Drei phasen/Zwei phasen-Koordinatentransformat ion aus den die Oberschwingungen enthaltenden Eingangs-Signalen (U,i; iK, iSu, iM; iu, i,_2; i^, ic2;a) that a measurement of the harmonics as active and reactive power components (d, q) by means of a three-phase / two-phase coordinate transformation from the input signals containing the harmonics (U, i; i K , i Su , i M ; i u , i, _ 2 ; i ^, i c2 ; i„) bezogen auf eine netzfrequente Referenzfre-i ") based on a line frequency reference frequency quenz (sin ü)t, cos cot) erfolgt, b) dass jede Leistungskomponente mindestens einer Bandpassfilterung (2.6, 26', 26", 70, 71) unterzogen wi rd,quenz (sin ü) t, cos cot) takes place, b) that each power component has at least one Bandpass filtering (2.6, 26 ', 26 ", 70, 71) subjected will, c) wobei jedes Bandpassfilter auf eine der Frequenzen (2n-1) ■ f , η ganzzahlig ä 1, f = Net ζfrequenz, abgestimmt ist.c) wherein each band pass filter is on one of the frequencies (2n-1) ■ f, η integer ä 1, f = Net ζfrequency, is matched. d) dass die beiden FiLterausgangssignale (χ , y) der auf eine bestimmte Frequenz abgestimmten Bandpassfilter (70, 71) für die beiden Leistungskomponenten quadratisch addiert werden,d) that the two filter output signals (χ, y) of the band pass filter tuned to a specific frequency (70, 71) are added as the square of the two power components, e) dass aus der so gebildeten Quadratsumme die Quadratwurzel gezogen wird,e) that the square root is taken from the sum of squares thus formed, f) dass in Abhängigkeit von dem so gebildeten Quadratwurzelsignal das äquidistante Ausgangssignal des Strom-Spannungsreglers (22) derart einseitig begrenzt wird (49), dass die Stellreserve des Strom-Spannungsreglers grosser wird, je grosser der Wert der Quadratwurzel ist, entsprechend einer grösseren Amplitude der zu dämpfenden Oberschwingung,f) that depending on the square root signal formed in this way, the equidistant output signal of the Current-voltage regulator (22) limited in such a way on one side (49) means that the setting reserve of the current-voltage regulator increases the larger the value is the square root, corresponding to a larger amplitude of the harmonic to be damped, g) insbesondere, dass das Quadratwurzelsignal gewichtet (α) und ein zeitlich um eine vorgebbare zweite Zeitdauer verzögert wird, bevor es das äquidistante Ausgangssignal des Strom-Spannungsreglers (22) begrenzt.g) in particular that the square root signal is weighted (α) and a time delayed by a predeterminable second period of time before the equidistant Output signal of the current-voltage regulator (22) limited. 6. Verfahren nach einem er Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet,6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that a) dass das Wechselstromnetz (15) ein dreiphasiges Drehstromnetz ist und jeder Wechselstromschalter (12, 13; 51 - 54) dreiphasig angesteuert wird unda) that the alternating current network (15) is a three-phase Three-phase network is and every alternating current switch (12, 13; 51 - 54) is controlled in three phases and b) dass mindestens ein Bandpassfilter auf die Netzfrequenz (f) abgestimmt ist.b) that at least one bandpass filter on the line frequency (f) is matched. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,7. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a) dass die Messung der Oberschwingungen als Wi rk- und Blindleistungskomponente mittels einer Dreiphasen/Zweiphasen-Koordinatentransformation (98) aus den die Oberschwingungen enthaltenden Eingangssig-a) that the measurement of the harmonics as an and reactive power component by means of a three-phase / two-phase coordinate transformation (98) from the input signals containing the harmonics ^ _ 44/86 ^ _ 44/86 nalen (U,i; i^ i$u, 1H; \^, i^; i^, i^; ^) erfolgt, bezogen auf ein Referenzsignal mit der Frequenz der zweiten Oberschwingung zur Netzfrequenz, nalen (U, i; i ^ i $ u , 1 H ; \ ^, i ^; i ^, i ^; ^) takes place, based on a reference signal with the frequency of the second harmonic to the mains frequency, b) dass jede Leistungskomponente anschLiessend einer Tiefpassfilterung oder Proportional-Integral-Regelung unterworfen wird,b) that each service component is subsequently one Low-pass filtering or proportional-integral control is subjected c) dass die beiden Filterausgangssignale (χ, y) für die beiden Leistungskomponenten quadratisch addiert werden,c) that the two filter output signals (χ, y) for the two power components are added as the square, d) dass aus der so gebildeten Quadrat summe die Quadratwurzel gezogen wird,d) that from the thus formed square sum the square root is pulled e) dass in Abhängigkeit von dem so gebildeten Quadratwurzelsigna I das äquidistante Ausgangssignal des Strom-Spannungsreglers (22) derart einseitig begrenzt wird (49), dass die Stellreserve des Strom-Spannungs-Reglers grosser wird, je grosser der Wert der Quadratwurzel ist, entsprechend einer grösseren Amplitude der zu dämpfenden Oberschwingung, e) that depending on the square root signa formed in this way I is the equidistant output signal of the current-voltage regulator (22) is limited on one side (49) in such a way that the adjustment reserve of the current-voltage regulator The larger the value of the square root, the larger it becomes, corresponding to one greater amplitude of the harmonic to be damped, f) insbesondere, dass das Quadratwurzelsignal gewichtet (α) und zeitlich um eine vorgebbare zweite Zeitdauer verzögert wird, bevor es das äquidistante Ausgangssignal des Strom-Spannungsreglers (22) begrenzt.f) in particular that the square root signal is weighted (α) and is delayed in time by a predeterminable second period of time before the equidistant Output signal of the current-voltage regulator (22) limited. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,8. The method according to claim 7, characterized in that a) dass das Wechselstromnetz (15) ein dreiphasiges Drehstromnetz ist und jeder Wechselstromschalter (12, 13; 51 - 54) dreiphasig angesteuert wird und b) dass das Ausgangssignal jeder Tiefpassfilterung oder Proportiona l-Integral-Regelung einer Zweiphasen/Dreiphasen-Koordinatentransformat ion be-a) that the alternating current network (15) is a three-phase Three-phase network is and every alternating current switch (12, 13; 51 - 54) is controlled in three phases and b) that the output signal of each low-pass filtering or proportional-integral control of a two-phase / three-phase coordinate transformation ion loading zogen auf eine netzfrequente Referenzfrequenz unterworf eimoved to a line frequency reference frequency egg worfen wird, bevor es um 90° in der Phase verschobenis thrown before it is shifted 90 ° in phase
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